نانوكامپوزيت

 

 

نانوكامپوزيت تحولي بزرگ در مقياسي كوچك

چكيده

در اين مقاله مختصري در مورد نانو تكنولوژي همچنين تعاريف كامپوزيت، نانوكامپوزيت، ساختار كامپوزيتها، علت استفاده از نانوكامپوزيت به جاي كامپوزيت از ديد مهندسي خواص مواد، اهميت، طبقه بندي آنها و همچنين نانوكامپوزيتهاي توليد شده و جديدترين اخبار در مورد آنها آورده شده است.

واژه هاي كليدي:نانو،تكنولوژي،كامپوزيت،پليمر،نانولوله

مقدمه

نانوتکنولوژي، فناوري جديد است که تمام دنيا را فرا گرفته است و به تعبير دقيقتر "نانوتکنولوژي بخشي از آينده نيست بکله همه آينده است" . نانوتکنولوژی، توانمندي توليد مواد، ابزارها و سيستمهاي جديد با در دست گرفتن کنترل در سطوح ملکولي و اتمي و استفاده از خواص است که در آن سطوح ظاهر مي شود. مواد و توسعة آنها از پايه‌هاي تمدن به شمار مي‌روند. به طوري که دوره‌هاي تاريخي را با مواد نامگذاري کرده‌اند.عصر جديد با شناخت يک مادة جديد به وجود نمي‌آيد، بلکه با بهينه کردن و ترکيب چند ماده مي‌توان پا در عصر نوين گذاشت. دنياي نانومواد، فرصتي استثنايي براي انقلاب در مواد کامپوزيتي است.

نانوكامپوزيتهامواد جادويي

کامپوزيت ترکيبي است از چند مادة متمايز، به طوري که اجزاي آن به‌آساني قابل تشخيص از يکديگر باشند. يکي از کامپوزيت‌هاي آشنا بتُن است که از دو جزء سيمان و ماسه ساخته مي‌شود.براي تغيير دادن و بهينه کردن خواص فيزيکي و شيميايي مواد، آنها را کامپوز يا ترکيب مي‌کنيم.كامپوزيت آشنا كاهگل است.افزودن كاه به گل مانع از ترك خوردن آن در نتيجه از دست دادن آب و خشك شدن آن مي شود.در مثالي ديگر، پُلي اتيلن که در ساخت چمن‌هاي مصنوعي از آن استفاده مي‌شود، رنگ‌پذير نيست و بنابراين، رنگ اين چمن‌ها اغلب مات به نظر مي‌رسد. براي رفع اين عيب، به اين پليمر وينيل استات مي‌افزايند تا خواص پلاستيکي، انعطافي‌ و رنگ‌پذيري آن اصلاح شوند. در واقع، هدف از ايجاد کامپوزيت، به دست آوردن ماده‌اي ترکيبي با خواص دلخواه است.کامپوزيت‌ها از دو قسمت تشکيل شده‌اند: قسمت زمينه (مادة اول که در يک سري از خواص نقص دارد) و قسمت تقويت‌کننده (مادة دومي که به مادة اول اضافه مي‌شود تا دسته‌اي از خواص آن را بهبود بخشد). زمينة يک مادة مرکب، ماده‌اي است پيوسته که مادة دوم را در برگرفته است.تقويت‌کننده‌ها موادي هستند که به صورت تکه‌تکه، در يک زمينة پيوسته وارد مي‌شوند تا خواص مادة زمينه را بهتر کنند. تقويت‌کننده‌ها مي‌توانند به صورت يک صفحه(لايه)،يک رشته ( نخ)،يا يک ذره (پودر) وارد حجم زمينه شوند و خواص آن را بهبود بخشند. نانوکامپوزيت، همان کامپوزيت در مقياس نانومتر (^9-10) است. براي اينکه يک کامپوزيت به نانوکامپوزيت تبديل شود، مي‌توان روي هر دو قسمت آن کار کرد.زمينه: همان‌طور که بارها گفته‌ايم، اتم‌هاييک مادة منظمِ بلوري، در داخل دانه ها قرار دارنديعني همة آنها در يک جهت چيده نشده‌اند، بلکه مثل سلول‌هاي روي پوست دست، دسته‌‌دسته اتم‌هاي داخل هر سلول در يک جهت خاص قرار دارند.ما براي اينکه کامپوزيت را به نانوکامپوزيت تبديل کنيم، بايد قطر دانه‌ها را نانومتري کنيم.زمينه ممکن است از جنس پليمر، فلز يا سراميک باشد. تقويت‌کننده: گفتيم که سه نوع تقويت‌کننده داريم. اگر تقويت‌کنندة ما ذره‌اي باشد، با ريزکردن ذرات در حدّ نانومتر، اگر تقويت‌کننده‌هاي ما رشته‌اي باشند، با ريز کردن قطررشته‌ها در حدّ نانومتر (يعني توليد يک‌سري نخ نازک که قطر هر کدام بين يک تا صد نانومتر است) و اگر تقويت‌کنندة ما لايه‌اي باشد، با نازک کردن لايه‌ها در حدّ نانومتر (ضخامت ورقه‌ها در حدّ 1 تا 100 نانومتر باشد) و وارد كردن آنها در زمينه مي‌توانيم نانوکامپوزيت بسازيم.با افزودن تقويت كننده استحکام، مقاومت، هدايت الکتريکي و... به فاز اول يا ماتريس افزوده مي‌شود.

بهتر شدن خواص مکانيکي با ترکيب مواد و توليد نانوکامپوزيت

خواص مکانيکي يعني خواص ماده در برابر اِعمال نيروهايي مثل کشيدن، فشردن، خم کردن، پيچاندن و....

وقتي يک لايه‌ يا صفحه با ضخامت 1 ميلي‌متر را وارد زمينه‌اي نرم مي‌کنيم، اگر تقويت‌کننده محکمتر از زمينه باشد، مثلاً مقداري ورق فلزي را وارد يک زمينة پلاستيکي (پليمري) کنيم، مادة مرکبِ تشکيل‌شده در مقايسه با مادة اول، در برابر نيروي کششي، مقاومت بيشتري از خود نشان مي‌دهدحال اگر اين لايه بخواهد به لايه‌اي با ضخامت 1 نانومتر تبديل شود، يک ميليون لايه با ضخامت 1 نانومتر خواهيم داشت. واضح است که توزيع يک ميليون لاية نانومتري، مي‌تواند در تمام سطح زمينة پليمري به صورت يکنواخت توزيع شود. بنابراين، وقتي به زمينة پليمري نيروي مکانيکي وارد مي‌شود، اين نيرو را بهتر تحمل مي كند.

بهتر شدن خواص فيزيکي

 خواص فيزيکيِ يک ماده، خواصي از قبيل هدايت، مقاومت الکتريکي و... هستند.جريان الکتريکي با حرکت الکترون‌ها وارد يک ماده مي‌شود و اتم‌ها با ارتعاش، به همديگر مي‌خورند و به اين ترتيب الکترون را دست به دست درون ماده منتقل مي‌کنند. حال اگر مادة ما يک پلاستيک (عايق الکتريسيته و حرارت) باشد و ما بتوانيم چند عدد ميلة مسي درون آن وارد کنيم (دقيقاً مثل سيم)، الکترون‌ها از درون اين پلاستيک و با عبور از اتم‌هاي مس، مي‌توانند هدايت شوند. يعني ما با قرار دادن يک ميلة مسي درون يک پلاستيک، آن را هادي جريان الکتريسيته کرده‌ايم. اکنون فرض کنيد که سطح اين پلاستيک 1 متر در 1 متر باشد و قطر ميلة مسي 1 ميلي‌متر. در اين صورت، مقطعي دايره‌اي به قطر 1 ميلي‌متر از پلاستيک هادي جريان مي‌شود. اين در حالي است که با ريز کردن ميلة مسي، به ميله‌هاي با قطر نانومتر مي‌توان يک ميليون ميله با قطر 1 نانومتر را درون پلاستيک پخش کرد. بنابراين، يک ميليون قسمت پلاستيک، رساناي جريان الکتريکي مي‌شوند.بسته به اينکه زمينة نانوکامپوزيت از چه ماده‌اي تشکيل شده باشد، آن را به سه دستة پُليمري، فلزي و سراميکي تقسيم مي‌کنند. کامپوزيت‌هاي پليمري به علت خواصي مانند استحکام، سفتي و پايداري حرارتي و ابعادي، چندين سال است که در ساخت هواپيماها به کار مي‌روند. با رشد نانوتکنولوژي، کامپوزيت‌هاي پليمري بيش از پيش به کار گرفته خواهند شد تقويت پليمرها با استفاده از مواد آلي يا معدني بسيار مرسوم است. از نظر ساختاري، ذرات و الياف معمولاً باعث ايجاد استحکام ذاتي مي‌شوند و ماتريس پليمري مي‌تواند با چسبيدن به مواد معدني، نيروهاي اعمال‌شده به کامپوزيت را به نحو يکنواختي به پُرکن يا تقويت‌کننده منتقل کند. در اين حالت، خصوصياتي چون سختي، شفافيت و تخلخلِ مادة درون کامپوزيت تغيير مي‌کند. ماتريس پليمري همچنين مي‌تواند سطحِ پُرکن را از آسيب دور نمايد و ذرات را طوري جدا از هم نگه دارد که رشد تَرَک به تأخير افتد. گذشته از تمام اين خصوصيات فيزيکي، اجزاي مواد نانوکامپوزيتي مي‌توانند بر اثر تعامل بين سطح ماتريس و ذرات پُرکن، ترکيبي از خواصّ هر دو جزء را داشته باشند و بهتر عمل کنند.همچنين ماتريس محافظ ماده تقويت كننده در برابر عوامل شيميايي است.کامپوزيت‌هايي که بستر فلزي دارند، کم‌وزن و سبک‌اند و به علت استحکام و سختيِ بالا، کاربردهاي وسيعي در صنايع خودرووهوا فضا پيدا کرده‌اند. اما اين کاربردها به لحاظ ضعف در قابليت کشيده شدن در چنين کامپوزيت‌هايي، محدود شده‌اند. تبديل کامپوزيت به نانوکامپوزيت سبب افزايش بازده استحکامي و رفع ضعفِ بالا مي‌شود.

طبقه بندي نانوكامپوزيتها:

1-نانوکامپوزيت‌هاي نانوذره‌اي

 در اين کامپوزيت‌ها از نانوذراتي همچون (خاک رس، فلزات، و...) به عنوان تقويت‌کننده استفاده مي‌شود. براي مثال، در نانوکامپوزيت‌هاي پليمري، از مقادير کمّيِ (کمتر از 10درصدِ وزني) ذرات نانومتري استفاده مي‌شود. اين ذرات علاوه بر افزايش استحکام پليمرها، وزن آنها را نيز کاهش مي‌دهند. مهمترين کامپوزيت‌هاي نانوذره‌اي، سبک‌ترين آنها هستند.

2-نانوکامپوزيت‌هاي نانو‌لوله‌اي

نانولوله‌هاي کربني در دو گروه طبقه‌بندي مي‌شوند: نانولوله‌هاي تک‌ديواره و نانولوله‌هاي چندديواره. در اين نوع از کامپوزيت‌ها، اين دو گروه از نانولوله‌ها در بستري کامپوزيتي توزيع مي‌شوند. در صورتي که قيمت نانوله‌ها پايين بيايد و موانع اختلاط آنها رفع شود، کامپوزيت‌هاي نانولوله‌اي موجب رسانايي و استحکام فوق‌العاده‌اي در پليمرها مي‌شوند و کاربردهاي حيرت‌انگيزي همچون آسانسور فضايي براي آن قابل تصور است تحقيقات در زمينة توزيع نانولوله‌هاي کربني در پليمرها بسيار جديد هستند. علاقه به نانولوله‌هاي تک‌ديواره‌ و تلاش براي جايگزين کردن آنها در صنعت، به علت خصوصيات عاليِ مکانيکي و رسانايي الکتريکي آنها است. (رسانندگي الکتريکي اين نانولوله ها در حد فلزات است اما در دسترس بودن و تجاري بودن نانولوله‌هاي چندديواره، باعث شده است که پيشرفت‌ بيشتري در اين زمينه صورت بگيرد. تا حدي که اکنون مي‌توان از محصولاتي نام برد که در آستانة تجاري شدنِ توليد هستند. براي نمونه، نانولوله‌هاي کربنيِ چندديواره در پودرهاي رنگ به کار رفته‌انداستفاده از اين نانولوله‌ها باعث مي‌شود که رسانايي الکتريکي در مقدار کمي از فاز تقويت‌کننده به دست آيد. از نظر نظامي نيز فراهم کردن هدايت الکتريکي فرصت‌هاي انقلابي به وجود خواهد آورد. به عنوان مثال، از پوسته‌هاي الکتريکي ـ مغناطيسي گرفته تا کامپوزيت‌هاي رساناي گرما و لباس‌هاي سربازان آينده.

نانوكامپوزيت هاي ايجاد شده‌

1-نانوکامپوزيتِ خاک رُس ـ پليمر

نانوکامپوزيت خاک رُس ـ پليمر يک مثال موردي از محصولات نانوتکنولوژي است. در اين نوع ماده، از خاک رُس به عنوان پُرکننده براي بهبود خواص پليمرها استفاده مي‌شود. خاک رُس‌هاي نوع اسمکتيت ،ساختار لايه‌لايه دارند و هر لايه تقريباً يک نانومتر ضخامت دارد. صدها يا هزاران عدد از اين لايه‌ها به وسيلة يک نيروي واندروالسيِ ضعيف روي هم انباشته مي‌شوند تا يک جزء رُسي را تشکيل دهند. با يک پيکربندي مناسب، اين امکان وجود دارد که رُس‌ها را به اَشکال و ساختارهاي گوناگون، درون يک پليمر به شکل سازمان‌يافته قرار دهيممعلوم شده است که بسياري از خواص مهندسي، هنگامي که در ترکيب ما از ميزان کمي معمولا چيزي کمتر از 5 درصد وزني پُرکننده استفاده شود، بهبود قابل توجهي مي‌يابدامتياز ديگر نانوکامپوزيت‌هاي خاک رُس ـ پليمر اين است که تأثير قابل توجهي بر خواص اُپتيکي (نوري) پليمر ندارند. ضخامت يک لاية رُس منفرد، بسيار کمتر از طول موج نور مرئي است. بنابراين، نانوکامپوزيتي که خوب ورقه شده باشد، از نظر اُپتيکي شفاف است. از طرفي، با توجه به اينکه امروزه حجم وسيعي از کالاهاي مصرفي جامعه را پليمرهايي تشکيل مي‌دهند که به‌راحتي مي‌سوزند يا گاهي در مقابل شعله فاجعه مي‌آفرينند، لزوم تحقيق در خصوص مواد ديرسوز احساس مي‌شود. نتايج تحقيقات حاکي از آن است که ميزان آتش‌گيري در اين نانوکامپوزيت‌هاي پليمري حدود 70 درصد نسبت به پليمر خالص کمتر است. در عين حال، اغلب خواص کاربردي پليمر نيز تقويت مي‌شوند.اولين کاربرد تجاري نانوکامپوزيت‌هاي خاک رُس ـ نايلون 6، به عنوان روکش نوار زمان‌سنج براي ماشين‌هاي تويوتا، در سال 1991 بود. در حال حاضر نيز از اين نانوکامپوزيت در صنعت لاستيک استفاده مي‌شود. با افزودن ذرات نانومتريِ خاک رُس به لاستيک، خواص آن به طور قابل ملاحظه‌اي بهبود پيدا مي‌کند که از جمله مي‌توان در آنها به موارد زير اشاره کرد:1-افزايش مقاومت لاستيک در برابر سايش2- افزايش استحکام مکانيکي 3- افزايش مقاومت گرمايي4- کاهش قابليت اشتعال 5-کاهش وزن لاستيک

2-نانوکامپوزيت الماس ـ نانولوله

محققان توانسته‌اند سخت‌ترين مادة شناخته‌شده در جهان (الماس) را با نانولوله‌هاي کربني ترکيب کنند و کامپوزيتي با خصوصيات جديد به دست آورند. اگرچه الماس سختيِ زيادي دارد، ولي به طور عادي هادي جريان الکتريسيته نيست. از طرفي، نانولوله‌هاي کربن به شکلي باورنکردني سخت و نيز رساناي جريان الکتريسيته‌اند. با يکپارچه کردن اين دو فُرمِ کربن با يکديگر در مقياس نانومتر، کامپوزيتي با خصوصيات ويژه به دست خواهد آمداين کامپوزيت مي‌تواند در نمايشگرهاي مسطح کاربرد داشته باشد. الماس مي‌تواند نانولوله‌هاي کربني را در مقابلِ ازهم‌گسيختگي حفظ کند. در حالي که به طور طبيعي، وقتي نمايشگر را فقط از نانولوله‌هاي کربني بسازند، ممکن است از هم گسيخته شونداين کامپوزيت همچنين در رديابي‌هاي زيستي کاربرد دارد. نانولوله‌ها به مولکول‌هاي زيستي مي‌چسبند و به عنوان حسگر عمل مي‌کنند. الماس نيز به عنوان يک الکترود فوق‌العاده حساس رفتار مي‌کند.تنها چيزي که در اين تحقيقات واضح نيست اين است که الماس و نانولوله‌هاي کربني چگونه محکم به هم مي‌چسبند؟

آخرين اخبار

جديدترين خودرو نانوکامپوزيتي

اين خودرو توسط شرکت جنرال‌موتورز طراحي شده و به علت استفاده از مواد نانوکامپوزيتي در قسمت‌هاي مختلف آن، حدود 8 درصد سبک‌تر از نمونه‌هاي مشابه قبلي است و علاوه بر سبک بودن، در برابر تغييرات دمايي هم مقاومت مي‌کند

توپ تنيس نانوکامپوزيتي

شرکت ورزشي ويلسون، يک توپ تنيس دولايه به بازار عرضه کرده که عمر مفيد آن حدود چهار هفته است. در حالي که توپ‌هاي معمولي عمر مفيدشان در حدود دو هفته است ــ ولي از نظر خاصيت ارتجاعي و وزن تفاوتي بين اين دو مشاهده نمي‌شود. علت مهم و اصلي دوام توپ‌هاي نانوکامپوزيتي، وجود يک لاية پوشش نانوکامپوزيتي به ضخامت 20 ميکرون به عنوان پوستة داخلي است که باعث مي‌شود هواي محبوس در داخل توپ ضمن ضربه خوردن خارج نگردد، درحالي‌که توپ‌هاي معمولي از جنس لاستيک و در برابر هوا نفوذپذيرند.

الياف نانو،تحولي در صنعت نساجي

امروزه ساخت کامپوزيت‌هاي تقويت‌شده به وسيلة نانوالياف پيشرفت چشمگيري کرده است. ليفچه‌هاي کربنيِ جامد و توخالي با چند ميکرون طول و دو تا بيش از صد نانومتر قطر خارجي خلق شده‌اند که مصارفي در مواد کامپوزيت و روکش دارند. دستگاه توليد نانوالياف از محلول پليمري را طراحي و ساخته شده كه در فيلتراسيون مايعات، گازها و مولکول‌ها، امور پزشکي مانند مواد آزادکنندة دارو در بدن، پوشش زخم، ترميم پوست، نانوکامپوزيت‌ها ، نانوحسگرها، لباس‌هاي محافظ نظامي و... کاربرد دارد.

نانوكامپوزيت و فردا

مهمترين تأثير نانوکامپوزيت‌ها در آينده کاهش وزن محصولات خواهد بود. ابتدا کامپوزيت‌هاي سبک‌وزن و بعد تجهيزات الکترونيکي کوچکتر و سبکتر در ماهواره‌هاي فضايي سازمان فضايي آمريکا (ناسا) در حمايت از فناوري نانو بسيار فعال است. بزرگترين تأثير فناوري نانو در فضاپيماها، هواپيماهاي تجاري و حتي فناوري موشک، کاهش وزن مواد ساختمانيِ سازه‌هاي بزرگ دروني و بيروني، جدارة سيستم‌هاي دروني، اجزاي موتور راکت‌ها يا صفحات خورشيدي خواهد بود. در مصارف نظامي نيز کامپوزيت‌ها موجب ارتقا در نحوة حفاظت از قطعات الکترونيکي حساس در برابر تشعشع و خصوصيات ديگر همچون ناپيدايي در رادار مي‌شوند.کامپوزيت‌هاي نانوذرة سيليکاتي به بازار خودروها وارد شده‌اند. در سال 2001 هم جنرال موتورز و هم تويوتا شروع به توليد محصول با اين مواد را اعلام کردند. فايدة آنها افزايش استحکام و کاهش وزن است که مورد آخر صرفه‌جويي در سوخت را به همراه دارد.علاوه بر اين، نانوکامپوزيت‌ها به محصولاتي همچون بسته‌بندي غذاها راه يافته‌اند تا سدي بزرگتر در برابر نفوذ گازها باشند (مثلاً با حفظ نيتروژن درونِ بسته يا مقابله با اکسيژن بيروني همچنين خواصّ تعويق آتش‌گيريِ کامپوزيت‌هاي سيليکات نانوذره‌اي، مي‌تواند در رختِ خواب‌، پرده‌ها و غيره کاربردهاي بسياري پيدا کند.

نتيجه گيري

نانوكامپوزيت ها تحول بزرگ در مقياس كوچك محسوب مي شود.بهبود خواص فيزيكي و خواص مكانيكي نانوكامپوزيتها نسبت به كامپوزيت هاي معمولي سبب شده كه نانو كامپوزيت ها در اقتصاد جهاني از جايگاه والايي برخوردار شوند.امروز مزيت ها و محدوديت هاي اين تكنولوژي روشن شده است.با اين حال،تا شناخت مكانيسم هاي افزايش كارايي و بهبود خواص مهندسي آنها راه طولاني در پيش داريم.

مراجع

1-نانو تكنولوژي،آيينه تكنولوژي آفرينش،انجمن علمي دانشجويي دانشكده فني دانشگاه تهران.

2-سياستگذاري علم و تكنولوژي(مطالعه موردي نانوتكنولوژي در ايران)،دكتر قاضي نوري.

3-مجموعه مقالات،اولين همايش نانوتكنولوژي،كميته مطالعات سياست نانوتكنولوژي.

5- سايت كميته مطالعات سياست نانوتكنولوژي  www.irannano.org          

www.autnano.org-6                                                                                          

7-www.azonano.com

حالت هاي پنجم وششم ماده

حالت هاي پنجم وششم ماده

 

حالت پنجم ماده !! علاوه بر جامد، مايع، گاز و پلاسما حالت پنجم ماده چگالش بوز انيشتين است كه به اثرات كوانتومي اين دسته مواد مربوط است. در اين حالت ماده فاقد چسبندگي، كشش سطحي است و مي خواهد خود را در حداكثر سطح بگستراند و از ديواره هاي ظرف خود بالا مي رود؛. ظاهري شبيه مايع دارد ولي كاملاً مانند كاز ايده آل عمل مي كند و اگر آن را به حركت در آوريم تا ابد به حركت خود ادامه مي دهد! هليم ۴ در دماهاي بسيار پايين نمونه اي از آن است. اتم های انزواطلب (حالت ششم ماده!) محققان ناسا حالت جديدي از ماده را كشف كردند كه حالت چگاليده فرميوني نام دارد. طي مدت زمان طولاني ماده را به سه حالت مي شناختند كه عبارت بودند از جامد، مايع و گاز. اما امروز مي دانيم كه اين سه حالت تنها نيمي از حالت هاي شناخته شده هستند و حداقل شش حالت براي ماده وجود دارد. اين شش حالت عبارتند از جامد، مايع، گاز، پلاسما، حالت چگاليده بوز - اينشتين و حالت چگاليده فرميوني

جوایز نوبل شیمی

Year	Laureate	Country	Research
1901	Jacobus H. van't Hoff	Netherlands	Discovered laws of chemical dynamics and osmotic pressure in solutions
1902	Hermann Emil Fischer	Germany	Synthetic studies of sugar and purine groups
1903	Svante A. Arrhenius	Sweden	Theory of electrolytic dissociation
1904	Sir William Ramsay	Great Britain	Discovered the noble gases
1905	Adolf von Baeyer	Germany	Organic dyes and hydroaromatic compounds
1906	Henri Moissan	France	Studied and isolated the element fluorine
1907	Eduard Buchner	Germany	Biochemical studies, discovered fermentation without cells
1908	Sir Ernest Rutherford	Great Britain	Decay of the elements, chemistry of radioactive substances
1909	Wilhelm Ostwald	Germany	Catalysis, chemical equilibria, and reaction rates
1910	Otto Wallach	Germany	Alicyclic compounds
1911	Marie Curie	Poland-France	Discovered radium and polonium
1912	Victor Grignard Paul Sabatier	France France	Grignard's reagent Hydrogenation of organic compounds in the presence of finely divided metals
1913	Alfred Werner	Switzerland	Bonding relations of atoms in molecules (inorganic chemistry)
1914	Theodore W. Richards	United States	Determined atomic weights
1915	Richard M. Willstätter	Germany	Investigated plant pigments, particularly chlorophyll
1916			The prize money was allocated to the Special Fund of this prize section
1917			The prize money was allocated to the Special Fund of this prize section
1918	Fritz Haber	Germany	Synthesized ammonia from its elements
1919			The prize money was allocated to the Special Fund of this prize section
1920	Walther H. Nernst	Germany	Studies on thermodynamics
1921	Frederick Soddy	Great Britain	Chemistry of radioactive substances, occurrence and nature of the isotopes
1922	Francis W. Aston	Great Britain	Discovered several isotopes, mass spectrograph
1923	Fritz Pregl	Austria	Microanalysis of organic compounds
1924			The prize money was allocated to the Special Fund of this prize section
1925	Richard A. Zsigmondy	Germany, Austria	Colloid chemistry (ultramicroscope)
1926	Theodor Svedberg	Sweden	Disperse systems (ultracentrifuge)
1927	Heinrich O. Wieland	Germany	Constitution of bile acids
1928	Adolf O. R. Windaus	Germany	Study of sterols and their relation with vitamins (vitamin D)
1929	Sir Arthur Harden Hans von Euler-Chelpin	Great Britain Sweden, Germany	Studied fermentation of sugars and enzymes
1930	Hans Fischer	Germany	Studied blood and plant pigments, synthesized hemin
1931	Friedrich Bergius Karl Bosch	Germany Germany	Developed chemical high-pressure processes
1932	Irving Langmuir	United States	Surface chemistry
1933			The prize money was with 1/3 allocated to the Main Fund and with 2/3 to the Special Fund of this prize section.
1934	Harold C. Urey	United States	Discovery of heavy hydrogen (deuterium)
1935	Jean Frédéric Joliot Iréne Joliot-Curie	France France	Syntheses of new radioactive elements (artificial radioactivity)
1936	Peter J. W. Debye	Netherlands, Germany	Studied dipole moments and the diffraction of X rays and electron beams by gases
1937	Walter N. Haworth Paul Karrer	Great Britain Switzerland	Studied carbohydrates and vitamin C Studied carotenoids and flavins and vitamins A and B2
1938	Richard Kuhn	Germany	Studied carotenoids and vitamins
1939	Adolf F. J. Butenandt Leopold Ruzicka	Germany Switzerland	Studies on sexual hormones Studied polymethylenes and higher terpenes
1940			The prize money was with 1/3 allocated to the Main Fund and with 2/3 to the Special Fund of this prize section
1941			The prize money was with 1/3 allocated to the Main Fund and with 2/3 to the Special Fund of this prize section.
1942			The prize money was with 1/3 allocated to the Main Fund and with 2/3 to the Special Fund of this prize section.
1943	Georg de Hevesy	Hungary	Application of isotopes as indicators in the investigation of chemical processes
1944	Otto Hahn	Germany	Discovered nuclear fission of atoms
1945	Artturi I. Virtanen	Finland	Discoveries in the area of agricultural and food chemistry, method of preservation of fodder
1946	James B. Sumner John H. Northrop Wendell M. Stanley	United States United States United States	Prepared enzymes and virus proteins in pure form Crystallizability of enzymes
1947	Sir Robert Robinson	Great Britain	Studied alkaloids
1948	Arne W. K. Tiselius	Sweden	Analysis using electrophoresis and adsorption, discoveries concerning serum proteins
1949	William F. Giauque	United States	Contributions to chemical thermodynamics, properties at extremely low temperatures (adiabatic demagnetization)
1950	Kurt Alder Otto P. H. Diels	Germany Germany	Developed diene synthesis
1951	Edwin M. McMillan Glenn T. Seaborg	United States United States	Discoveries in the chemistry of transuranium elements
1952	Archer J. P. Martin Richard L. M. Synge	Great Britain Great Britain	Invented distribution chromatography
1953	Hermann Staudinger	Germany	Discoveries in the area of macromolecular chemistry
1954	Linus C. Pauling	United States	Studied the nature of the chemical bond (molecular structure of proteins)
1955	Vincent du Vigneaud	United States	Synthesized a polypeptide hormone
1956	Sir Cyril N. Hinshelwood Nikolai N. Semenov	Great Britain Soviet Union	Mechanisms of chemical reactions
1957	Sir Alexander R. Todd	Great Britain	Studied nucleotides and their coenzymes
1958	Frederick Sanger	Great Britain	Structure of proteins, especially insulin
1959	Jaroslav Heyrovsky	Czech Republic	Polarography
1960	Willard F. Libby	United States	Application of carbon 14 for age determinations (radiocarbon dating)
1961	Melvin Calvin	United States	Studied the assimilation of carbonic acid by plants (photosynthesis)
1962	John C. Kendrew Max F. Perutz	Great Britain Great Britain, Austria	Studied the structures of globulin proteins
1963	Giulio Natta Karl Ziegler	Italy Germany	Chemistry and technology of high polymers
1964	Dorothy Crowfoot-Hodgkin	Great Britain	Structure determination of biologically important substances by means of X rays
1965	Robert B. Woodward	United States	Syntheses of natural products
1966	Robert S. Mulliken	United States	Studied chemical bonds and the electron structure of molecules using the orbital method
1967	Manfred Eigen Ronald G. W. Norrish George Porter	Germany Great Britain Great Britain	Investigated extremely fast chemical reactions
1968	Lars Onsager	United States, Norway	Studied the thermodynamics of irreversible processes
1969	Derek H. R. Barton Odd Hassel	Great Britain Norway	Development of the concept of conformation
1970	Luis F. Leloir	Argentina	Discovery of sugar nucleotides and their role in the biosynthesis of carbohydrates
1971	Gerhard Herzberg	Canada	Electron structure and geometry of molecules, particularly of free radicals (molecular spectroscopy)
1972	Christian B. Anfinsen Stanford Moore William H. Stein	United States United States United States	Studied ribonuclease (Anfinsen) Studied the active center of ribonuclease (Moore & Stein)
1973	Ernst Otto Fischer Geoffrey Wilkinson	Germany Great Britain	Chemistry of metal-organic sandwich compounds
1974	Paul J. Flory	United States	Physical chemistry of macromolecules
1975	Sir John Cornforth Vladimir Prelog	Australia - Great Britain Yugoslavia - Switzerland	Stereochemistry of enzyme catalysis reactions Studied the stereochemistry of organic molecules and reactions
1976	William N. Lipscomb	United States	Structure of boranes
1977	Ilya Prigogine	Belgium	Contributions to the thermodynamics of irreversible processes, particularly to the theory of dissipative structures
1978	Peter Mitchell	Great Britain	Studied biological energy transfer, development of the chemiosmotic theory
1979	Herbert C. Brown George Wittig	United States Germany	Development of (organic) boron and phosphorous compounds
1980	Paul Berg Walter Gilbert Frederick Sanger	United States United States Great Britain	Studied the biochemistry of nucleic acids, particularly hybrid DNA (technology of gene surgery) (Berg) Determined base sequences in nucleic acids (Gilbert & Sanger)
1981	Kenichi Fukui Roald Hoffmann	Japan United States	Theories on the progress of chemical reactions (frontier orbital theory)
1982	Aaron Klug	South Africa	Developed crystallographic methods for the elucidation of biologically important nucleic acid protein complexes
1983	Henry Taube	Canada	Reaction mechanisms of electron transfer, especially with metal complexes
1984	Robert Bruce Merrifield	United States	Method for the preparation of peptides and proteins
1985	Herbert A. Hauptman Jerome Karle	United States United States	Developed direct methods for the determination of crystal structures
1986	Dudley Herschbach Yuan T. Lee John C. Polanyi	United States United States Canada	Dynamics of chemical elementary processes
1987	Donald J. Cram Charles J. Pedersen Jean-Marie Lehn	United States United States France	Development of molecules with structurally specific interaction of high selectivity
1988	Johann Deisenhofer Robert Huber Hartmut Michel	Germany Germany Germany	Determined the three-dimensional structure of a photosynthetic reaction center
1989	Thomas R. Cech Sidney Altman	United States United States	Discovered the catalytic properties of ribonucleic acid (RNA)
1990	Elias James Corey	United States	Developed novel methods for the synthesis of complex natural compounds (retrosynthetic analysis)
1991	Richard R. Ernst	Switzerland	Developed high resolution nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR)
1992	Rudolph A. Marcus	Canada - United States	Theories of electron transfer
1993	Kary B. Mullis Michael Smith	United States Great Britain - Canada	Invention of the polymerase chain reaction (PCR) Development of site specific mutagenesis
1994	George A. Olah	United States	Carbocations
1995	Paul Crutzen Mario Molina F. Sherwood Rowland	Netherlands Mexico - United States United States	Work in atmospheric chemistry, particularly concerning the formation and decomposition of ozone
1996	Harold W. Kroto Robert F. Curl, Jr. Richard E. Smalley	Great Britain United States United States	Discovered fullerenes
1997	Paul D. Boyer John E. Walker Jens C. Skou	United States Great Britain Denmark	Elucidated the enzymatic mechanism underlying the synthesis of adenosine triphosphate (ATP) first discovery of an ion-transporting enzyme, Na^+, K^+-ATPase
1998	Walter Kohn John A. Pople	United States Great Britain	Development of the density-functional theory (Kohn) Development of computational methods in quantum chemistry (GAUSSIAN computer programs) (Pope)
1999	Ahmed H. Zewail	Egypt - United States	Studied the transition states of chemical reactions using femtosecond spectroscopy
2000	Alan J. Heeger Alan G. MacDiarmid Hideki Shirakawa	United States United States Japan	Discovered and developed conductive polymers
2001	William S. Knowles Ryoji Noyori K. Barry Sharpless	United States Japan United States	Work on chirally catalysed hydrogenation reactions (Knowles & Noyori) Work on chirally catalysed oxidation reactions (Sharpless)
2002	John B. Fenn Koichi Tanaka Kurt Wüthrich	United States Japan Switzerland	Developed soft desorption ionisation methods for mass spectrometric analyses of biological macromolecules (Fenn & Tanaka) Developed nuclear magnetic resonance spectroscopy for determining the three-dimensional structure of biological macromolecules in solution (Wüthrich)
2003	Peter Agre Roderick MacKinnon	United States United States	Discovered water channels for transport of water in cell membranes Performed structural and mechanistic studies of ion channels in cells
2004	Aaron Ciechanover Avram Hershko Irwin Rose	Israel Israel United States	Discovered and elucidated the process of ubiquitin-mediated protein degradation
2005	Yves Chauvin Robert H. Grubbs Richard R. Schrock	France United States United States	Developed the metathesis method of organic synthesis, allowing for advances in 'green' chemistry
2006	Roger D. Kornberg	United States	"for his studies of the molecular basis of eukaryotic transcription"

فردریک ژولیو کوری (زادروز: 1279 ه.ش/ 19 مارس 1900م.-درگذشت 1337 ه.ش./1958 م.) فیزیک‌دان و شیمی‌دان برجستهٔ فرانسوی که در سال 1935 به اتفاق همسرش ایرن ژولیو کوری موفق به دریافت جایزهٔ نوبل شیمی شد. او پسر هانری ژولیو، از انقلابیون کمون پاریس بود.

 

سر هنری کاوندیش شیمیدان و فیزیک‌دان انگلیسی در ۱۰ اکتبر ۱۷۳۱ به دنیا آمد. وی شخصی ثروتمند و بسیار خجالتی بود و بیشتر زندگی اش را در تنهایی می‌گذراند. وی حتی صاحب یک بانک مشترک با ارتش بود. وی با الکتریسیته کار می کرد که به تدریج وی را به کشف هیدروژن در سال ۱۷۶۶ راهنمایی ساخت.

در بین تحقیقات وی، کشف ترکیب آب در سال ۱۷۸۴ و چگالی زمین در سال ۱۷۸۹ دیده می‌شود.

آزمایشگاه کاوندیش در دانشگاه کمبریج به نام او است.

 

سرگی میخائیلوویچ پروکودین گورسکی  (۱۸۶۳ - ۱۹۴۴) شیمیدانی روس بود که زندگی حرفه‌ای خود را وقف پیش‌برد عکس‌برداری کرد.

او با استفاده از فن‌آوری خاصی سه نگاره از موضوع با پرتوهای مختلف رنگی می‌گرفت. نتیجه کار وقتی توسط دستگاه نورافکن نمایش داده می‌شد به صورت رنگی دیده می‌شد.

وی از ۱۹۰۵ پروژه‌ای را برای تصویربرداری رنگی از سراسر امپراتوری روسیه طراحی و پیاده کرد.

               شیمیدان سوئدی «سوانت آرنیوس» (svante arrhenius) که در فاصله سالهای ۱۸۵۹ تا ۱۹۲۷ می‌‌زیسته است.

بسیاری از ایده‌های اولیه درباره تفکیک یونی در محلولها را فرمولبندی کرد. در وهله نخست، عقاید وی پذیرفته نشد. در واقع وی پایینترین نمره ممکن را در امتحان Ph.D دریافت کرد. در ۱۹۰۳ ،«آرنیوس» به دلیل عقاید انقلابی‌اش، جایزه نوبل را در شیمی برد. وی یکی از نخستین دانشمندانی است که وجود رابطه‌ای را در بین مقدار کربن دی اکسید موجود در اتمسفر و دمای کره زمین پیشنهاد کرد. پدیده‌ای که امروز به نام «اثر گلخانه ای» شناخته شده است.

هوفمان ، آگوست ويلهلم فون(1892-1818م )

شيميدان آلماني بود . وي نخست در رشته فلسفه و حقوق به تحصيل پرداخت اما پس از مدتي ، تحت تأثير گفتار ليبيگ قرار گرفت و به شيمي روي آورد و در اين رشته به تحصيل پرداخت.

در سال 1846 روش كلي تهيه آمينها را ارائه داد . در سال1864 دي فنيل آمين و در سال 1867 الدهيد فرميك يا متانال به فرمول HCHO))  را كشف كرد . در خواص اتيل الكل و فسفينها پژوهش كرد . پژوهشهاي او بيشتر در زمينه تركيبهاي آلي بود. روش تجزيه در شيمي آلي را بهبود بخشيد و وسايل آزمايشگاهي جديدي نوآوري كرد .

وي روش تهيه رنگهاي صنعتي را گسترش داد و رنگ هاي جديدي ساخت . از رنگ هاي وي تحت عنوان كلي رنگ هاي ‹‹بنفش هوفمان›› ياد مي كنند.

 

 

شیمی ومحیط زیست

افزایش بی آبی در جهان

• با وجود اینکه آب شیرین منبعی تجدید شدنی است، در عین حال منبعی است محدود. در هر مکان مفروض ، چرخه آب در هر سال تنها مقدار محدودی آب فراهم می‌کند. این موضوع به آن معنی است که چندان که جمعیت رشد می‌کند، مقدار عرضه آب به ازای هر نفر ، که شاخص مهمی از میزان عرضه آب است، کاهش می‌یابد. یکی از آشکارترین نشانه‌های کمبود آب ، افزایش تعداد کشورهایی است که در آنها جمعیت از حدی که بتواند آب مورد نیاز خود را به راحتی فراهم سازد، فراتر رفته است. از میان 14 کشور خاورمیانه 9 تای آنها کم آب هستند و به این جهت این ناحیه متمرکزترین منطقه کم آب جهان است.
  
  

• یکی از چشمگیرترین مشکلات در مورد آب ، مساله پایین رفتن سطح سفره‌های آب است. این مشکل هنگامی حادث می‌شود که آب منابع زیرزمینی سریع‌تر از آن که طبیعت بتواند آن را بازسازی کند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی از نگران کننده ترین موارد مصرف ناپایدار آب زیرزمینی استفاده از سفره‌های آب فسیلی است. آبخوانهای فسیلی ، مخازنی زیرزمینی هستند که آب آنها طی صدها یا هزاران سال جمع شده است و امروزه ریزش باران ، آب آنها را بازسازی نمی‌کند، این مخازن مانند مخازن نفتی ، تجدید نشدنی هستند.
  
  
• در بعضی موارد ، مشکل آب مستقیما از سوء مدیریت و تخریب زمین ، نشات می‌گیرد. وقتی باران به زمین می‌رسد، یا بلافاصله به داخل رودخانه‌ها سرازیر شده و به طرف دریا ، جریان می‌یابد، یا به زمین فرو رفته و موجب تقویت رطوبت خاک و ذخایر آب زیرزمینی می‌شود و یا از طریق تبخیر یا تعرق گیاهان از نو به جو زمین برمی‌گردد. تخریب زمین ، خواه بر اثر جنگل زدایی باشد، یا چرای بیش از حد دامها و یا توسعه شهرنشینی ، نسبت آبی را که در هر یک از سه مسیر فوق می‌رود، تغییر می‌دهد. با کاهش پوشش گیاهی ، خاک قدرت جذب و نگهداری آب را از دست می‌دهد و نتیجه آن کم شدن مخازن آب زیرزمینی ، افت سفره‌های آب ، افزایش سیل و خشکسالی می‌باشد و باید در مورد اینها فکری کرد.

شیمیدانان نامی جهان

 

ارنست رادرفورد یک فیزیکدان هسته‌ای اهل نیوزلند بود.

او در تاریخ ۳۰ ماه اوت سال ۱۸۷۱ در حومه برایت‌واتر شهر نلسون واقع ساحل شمالی جزیره جنوبی نیوزلند به دنیا آمد. او چهارمین فرزند از دوازده فرزند جیمز و مارتا رادرفورد نیوزیلندی‌های نسل اول بود که از کودکی از اسکاتلند به زلاند نو آورده شده بودند. خانواده رادرفورد در یک خانواده پر جمعیت دوازده بچه‌ای بود که اعضای آن همه در انجام کارهای روزمره خانواده مشارکت می‌کردند اهل خانه همه افرادی جدی کلیسا رو، خوشحال و با فرهنگ بودند. علاقه مندی رادرفورد به علوم در مرحله زودی بروز کرد. او ده ساله بود که کتاب پرطرفداری بنام خواندنی‌های اولیه در فیزیک تالیف معلمی بنام بالفور استوارت به دست آورد. کتاب استوارت مشابه کتابهای خود آموز فیزیک اموزی بود که در آنها نحوه به نمایش درآوردن اصول پایه فیزیک یا استفاده از اشیای ساده موجود در خانه مانند سکه، شمع، سنگ وزنه و وسایل آشپزخانه به خواننده یاد داده می‌شود. رادرفورد جوان سخت شیفته آن کتاب شده بود نخستین بورس از بورسهای تحصیلی متعدد زندگی خود را در سال ۱۸۸۷ که ۱۶ ساله بود به دست آورد.

بورس تحصیلی دومی وی را قادر به ثبت نام در دانشکده کنتربوری شهر کرایست‌چرچ کرد که مؤسسه‌ای بود که در سال پیش از تولد خود او بوجود آمده بود. وی رشته‌های تحصیلی اصلی خود را فیزیک و ریاضیات انتخاب کرد که از بخت مساعد در هر دوی آنها معلمان خوبی هم داشت. رادرفورد در پایان دوره آموزشی سه ساله خود درجه کارشناسی ریاضی و فیزیک – ریاضی و (بطور کلی) علوم فیزیکی به پایان رسانید. نکته قابل ذکر در رابطه با زندگی خصوصی وی در ایام اقامت در کریستچرچ اینکه وی در آنجا با ماری نیوتن دختر صاحبخانه خود آشنا و پیبند عشق او شد. رادرفورد در پی انتشار دو مقاله مهم در باره فعالیت تشعشعی مواد در سال ۱۸۹۵ بر خلاف دوم شدن در گزینش جایزه مهمی به شکل یک بورس تحصیلی دریافت کرد مقررات اعطای جایزه حق انتخاب مؤسسه آموزشی را به خود برنده جایزه می‌داد که رادرفورد آزمایشگاه کاوندیش دانشگاه کمبریج به مدیریت جی .جی تامسون(صاحب نظر پیشتاز جهان در زمینه الکترومغناطیس) را برگزید در آن سال ویلهلم کنراد رونتگن فیزیکدان آلمانی موفق به کشف اشعه ایکس شد کشف مهم دیگری که منجر به شروع کار اصلی رادرفورد شد.

کشف هانری بکرل فرانسوی در سال ۱۸۹۸ بود. رادرفورد در سال ۱۸۹۵ به آزمایشگاه کاوندیش دانشگاه کمبریج آمد تا در آنجا تحت مدیریت جی.جی امسون مشغول به کار شود تامسون که استاد فیزیک تجربی بود رادرفورد را فعالانه در آزمایشگاه به کار گرفت رادرفورد در اوایل کار تحقیقاتی خود با انجام آزمایشی که فکر آن از خود وی بود دو تابش رادیواکتیوی ناهمانند شناسایی کرد او پی برد که بخشی از تابش با برگه‌ای به ضخامت یک پانصدم سانتی متر قابل ایستادن بود اما برای متوقف کردن بخش دیگر برگه‌های بس ضخیم تری لازم بود او اولین اشعه‌ای را که تابشی با بار الکتریکی مثبت و یونیده کننده‌ای قوی بود و به سهولت در مواد جذب می‌شد اشعه آلفا نام داد. اشعه دوم را که تابشی بار الکتریکی منفی بود و تشعشع کمتری ایجاد می‌کرد اما قابلیت نفوذ آن در مواد زیاد بود اشعه بتا نامید. تابش نوع سومی که شبیه پرتوهای ایکس بود در سال ۱۹۰۰ به‌وسیله پل اوریچ ویلارد(فیزیکدان فرانسوی) کشف شد این پرتو نافذترین تابش را داشت. طول موج آن بسیار کوتاه و بسامد آن فوق العاده زیاد بود تابش جدید، پرتو گاما نام گرفت. رادرفورد و همکارانش کشف کردند که فعالیت تشعشعی طبیعی مشهود در اورانیوم: فرآیند خروج ذره آلفا از هسته اتم اورانیوم بصورت یک هسته اتم هلیم و بر جای ماندن اتمی سبکتر از اتم اورانیوم در اورانیوم به ازاء هر خروج ذره آلفا از آن است از کشف آنها نتیجه گیری شد که رادیوم تنها عنصر از شرته عناصر حاصل از فعالیت تشعشعی اورانیوم است.

رادرفورد در سال ۱۹۰۳ به عضویت انجمن سلطنتی لندن در آمد و در سال ۱۹۰۴ نخستین کتاب خود به نام فعالیت تشعشعی را که امروزه از کتب کلاسیک نوشته شده در آن زمینه شناخته می‌شود، منتشر کرد شهرت رو به افزون رادرفورد در جوامع علمی سبب شد که از طرف دانشگاه‌ها تصدی کرسی‌های زیادی به وی پیشنهاد شود او در سال ۱۹۰۷ به انگلستان بازگشت تا تصدی مقام مذکور را در دانشگاه منچستر به عهده بگیرد رادرفورد در دانشگاه منچستر رهبر گروهی شد که به سرعت دست به کار تدوین نظریه‌های تازه در باره ساختار اتم شد آن دوره پر ثمرترین دوره زندگی دانشگاهی او بود رادرفورد به پاس کوششهای علمی خود در دانشگاه منچستر نشانها و جوایز زیادی دریافت کرد که دریافت جایزه نوبل سال ۱۹۰۷ در شیمی نقطه اوج آن بود این نشان افتخار را البته برای کارهایی که در کانادا در زمینه فعالیت تشعشعی عناصر کرده بود به او دادند بزرگ‌ترین دستاورد رادرفورد در دانشگاه منچستر کشف ساختار هسته اتم بود پیش از رادرفورد اتم به گفته خود او یک موجود نازنین سخت و قرمز و یا به حسب سلیقه خاکستری بود اما اینک یک منظومه شمسی بسیار ریز متشکل از ذرات بی شمار بود که مظنون به نهفته داشتن اسرار ناگشوده متعدد دیگر در سینه هم بود.

رادرفورد در سال ۱۹۳۷ در اثر یک فتق محتقن(گونه‌ای تورم ناشی از انسداد اعضای درونی) در گذشت او در آن هنگام ۶۶ ساله و هنوز سرزنده و قوی بود سهم رادرفورد در شکل گیری درک کنونی ما از ماهیت ماده از هر کس دیگری بیشتر است او اشکارا بزرگ‌ترین فیزیکدان آزمایشگری به بزرگی او نیامده بود دهها انجمن علمی و دانشگاه به او عضویت و درجات دانشگاهی افتخاری دادند او را پدر انرژی هسته‌ای نامیده اند.